KR20220034885A

KR20220034885A - 무선 네트워크들에서의 분산된 협력적 빔포밍

Info

Publication number: KR20220034885A
Application number: KR1020227005233A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 폴리도로스; 셍크 쾨제
Original assignee: 트렐리스웨어 테크놀러지스, 인코포레이티드
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2022-03-18
Also published as: CN114503456B; JP2022540897A; WO2021011743A1; US10931350B2; US20210021311A1; AU2020315411A1; EP4000188A4; CA3147416A1; EP4000188A1; CN114503456A

Abstract

무선 네트워크에서의 협력적 무선 통신을 위한 디바이스들, 시스템들, 및 방법들이 설명된다. 하나의 예시적인 방법은 복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 단계, 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 목적지 노드로부터 프로브를 수신하는 단계, 프로브에 기초하여, 제1 노드와 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하는 단계, 가장 강한 탭의 위상, 및 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정을 연산하는 단계 - 위상 차이는 통신에 기초함 -, 및 위상 보정으로 메시지를 목적지 노드로 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크들에서의 분산된 협력적 빔포밍

관련 출원에 대한 상호-참조

이 출원은 2019년 7월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/513,642호의 이익을 주장하고, 이 미국 특허 출원은 모든 목적들을 위하여 그 전체적으로 참조로 본 명세서에 편입된다.

이 문서는 무선 네트워크에서의 노드들 사이의 협력적 무선 통신들에 관한 것이다.

애드-혹 네트워크(ad-hoc network)들은, 동적일 수 있고, 완전히 접속되지 않을 수 있고, 다중경로 페이딩 전파 환경(multipath fading propagation environment)들에서 동작하고 있을 수 있는 공간적으로 분산된, 단일-안테나의, 전력-제한된 라디오 노드(radio node)들을 포함할 수 있다. 이 노드들은 간단한 통신 프로토콜들을 통해 도달가능하지 않은 원격으로-위치된 라디오 노드로 메시지들을 중계하기 위하여 협력할 수 있다.

이 문서는 무선 네트워크들에서의 분산된 협력적 빔포밍(distributed collaborative beamforming)을 위한 방법들, 시스템들, 및 디바이스들에 관한 것이다. 개시된 기술의 실시예들은 범위 확장(range extension), 즉, 단일 로컬 라디오에 의해 또는 심지어 위상-인코히어런트(phase-incoherent) 방식으로 동시에 송신하는 다수의 라디오들에 의해 그렇지 않을 경우에 도달불가능한 원격 노드로 메시지들을 협력적으로 중계하기 위한 능력을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 특허 문서에서 개시된 분산된 협력적 빔포밍 기술은, 예컨대, 라디오 통신 디바이스들, 이동 디바이스들, 및 광대역 무선 네트워크들에서의 핫-스폿(hot-spot)들을 포함하는, 무선 통신 시스템들에서의 무선 통신 수신기들을 포함하는 다양한 디바이스들에서 구현될 수 있다.

하나의 예시적인 양태에서는, 협력적 무선 통신을 위한 방법이 개시된다. 방법은, 복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 단계, 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 목적지 노드로부터 프로브(probe)를 수신하는 단계, 프로브에 기초하여, 제1 노드와 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭(tap)의 위상을 연산하는 단계, 가장 강한 탭의 위상 및 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정(phase correction)을 연산하는 단계 - 위상 차이는 통신에 기초함 -, 및 위상 보정으로 메시지를 목적지 노드로 송신하는 단계를 포함한다.

또 다른 예시적인 양태에서는, 협력적 무선 통신을 위한 방법이 개시된다. 방법은, 복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 단계, 통신에 기초하여, 복수의 노드들 중의 제1 노드와 매 노드 사이의 복수의 위상 차이들을 연산하는 단계, 복수의 노드들 중의 제1 목적지 노드로부터 제1 프로브를 수신하는 단계, 제1 프로브에 기초하여, 제1 노드와 제1 목적지 노드 사이의 제1 채널 추정치를 연산하는 단계, 복수의 위상 차이들에 기초하여, 복수의 노드들로부터 기준 노드를 선택하는 단계, 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, (i) 제1 채널 추정치 및 (ii) 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 제1 위상 보정을 연산하는 단계, 및 제1 위상 보정에 기초하여 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.

또 다른 예시적인 양태에서는, 협력적 무선 통신을 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 출발지 노드로부터 메시지를 수신하고, 복수의 노드들 중의 적어도 하나의 다른 노드와의 양방향 통신을 수행하고, 양방향 통신에 기초하여, 복수의 노드들 중의 각각의 노드와 복수의 노드들 중의 하나 걸러 하나의 노드 사이의 복수의 위상 차이들을 연산하고, 출발지 노드 및 복수의 노드들 중의 각각의 노드와는 상이한 목적지 노드로부터 프로브를 수신하고, 프로브에 기초하여, 복수의 노드들 중의 각각의 노드와 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하고, 복수의 위상 차이들에 기초하여, 복수의 노드들로부터 기준 노드를 선택하고, 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, 가장 강한 탭의 위상 및 복수의 노드들 중의 각각의 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정을 연산하고, 위상 보정으로 메시지를 목적지 노드로 그리고 복수의 노드들 중의 하나 걸러 하나의 노드와 동시에 송신하도록 구성된다.

또 다른 예시적인 양태에서, 위에서 설명된 방법들은 프로세서-실행가능 코드의 형태로 구체화되고, 컴퓨터-판독가능 프로그램 매체 내에 저장된다.

또 다른 예시적인 실시예에서는, 위에서 설명된 방법들을 수행하도록 구성되거나 동작가능한 디바이스가 개시된다.

위의 그리고 다른 양태들 및 그 구현예들은 도면들, 설명들, 및 청구항들에서 더 상세하게 설명된다.

도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 분산된 협력적 빔포밍을 위한 현존하는 접근법들 및 구현예들을 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 개시된 기술에 따라, 분산된 협력적 빔포밍을 위한 예시적인 실시예의 스테이지들을 도시한다.
도 3은 개시된 기술의 실시예들에 따라, 협력적 무선 통신을 위한 예시적인 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 개시된 기술의 실시예들에 따라, 협력적 무선 통신을 위한 또 다른 예시적인 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 5는 개시된 기술의 실시예들을 구현하기 위하여 이용될 수 있는 라디오의 부분의 블록도 표현이다.

이동 애드 혹 네트워크(mobile ad hoc network)(MANET)는 무선으로 접속된 이동 디바이스들의 연속적으로 자체-구성하는(self-configuring) 무기반구조(infrastructure-less) 네트워크이다. MANET은 전형적으로, 지상(terrestrial) 및 비-지상(non-terrestrial)의 둘 모두일 수 있는 공간적으로-분산된, 단일-안테나의, 전력-제한된 라디오 노드들을 포함한다. 예에서, 네트워크는 동적일 수 있고(노드들은 이동하고 있음), 완전히 접속되지 않을 수 있다(다수의 홉(hop)들이 전체 네트워크 커버리지를 위하여 필요할 수 있음). 또 다른 예에서, 라디오들은 다중경로 페이딩 전파 환경들에서 동작할 수 있고, 증가된 전력 효율을 위하여 상수-포락선(constant-envelope)(CE) 변조들을 채용할 수 있다.

분산된 협력적 빔포밍은 협대역(낮은 데이터 레이트) 측정들을 갖는 정적 저-전력공급된(low-powered) 노드들로 구성되는 센서 네트워크들의 데이터 유출 능력(data exfiltration capability)을 개선시키기 위하여 최초로 제안되었다. 그것의 이점들은 증가된 에너지 효율, 및 결과적으로, 증가된 동작 장수명을 포함하였다.

개시된 기술의 실시예들은 분산된 협력적 빔포밍의 또 다른 측면, 다시 말해서, 범위 확장, 즉, 단일 로컬 라디오에 의해 또는 심지어 위상-인코히어런트 방식으로 동시에 송신하는 다수의 라디오들에 의해 그렇지 않을 경우에 도달불가능한 원격(또는 목적지) 노드로 메시지들을 협력적으로 중계하기 위한 능력을 활용한다. 범위 확장 이점은 또한, 목적지에 대한 더 높은 레이트들, 더 낮은 요구된 송신 전력 등과 같은 다른 희망된 속성들로 변환될 수 있다.

분산된 협력적 빔포밍에 의해 제공된 코히어런스 이득(coherence gain)들을 실현하기 위하여, 개별적인 송신들의 라디오 주파수(radio frequency)(RF) 도달 위상(phase-of-arrival)들은 의도된 목적지에서 정렬할 필요가 있다. 공동위치된 에미터(collocated emitter)들에 의존하는 고전적인 빔포밍과 대조적으로, 송신의 RF 위상은 분산된 협력적 빔포밍에서의 각각의 참여하는 에미터에 대하여 상이하다(그리고 전형적으로, 알려지지 않거나 추정불가능함). 그러므로, 위상 조정(또한, 자체- 코히어런스(self-coherence)로서 지칭됨)의 프로세스는 라디오들에 걸쳐 요구된다. 이 프로세스는 전형적으로, 이동성으로 인한 위상 변화들 뿐만 아니라, 발진기 주파수 오프셋들, 드리프트들, 및 위상 잡음과 같은 RF 장애(impairment)들을 보상한다.

섹션 제목들은 설명의 가독성을 개선시키기 위하여 본 문서에서 이용되고, 논의 또는 실시예들(및/또는 구현예들)을 오직 개개의 섹션들로 여하튼 제한하지는 않는다.

분산된 협력적 빔포밍에 대한 현존하는 접근법들

분산된 협력적 빔포밍의 구현예들은 위상 교정 또는 위상 조절들에 초점을 맞추고, 분산된 협력적 빔포밍 위상 교정이 달성될 수 있는 몇몇 메커니즘들이 있다.

도 1a는 이용가능한 위상 고정 루프(phase locked loop)(PLL) 회로부에 대한 라디오들 사이에서 교환된 협대역 교정 비콘(narrowband calibration beacon)들을 이용하여 RF 반송파 위상들이 정렬되는 마스터-슬레이브(master-slave) 아날로그 동기화의 예를 도시한다. 이 접근법은 이러한 동기화를 가능하게 하기 위하여 RF PLL들의 제한된 제어를 제공하거나 RF PLL들의 제어를 제공하지 않는 통합된 트랜시버 아키텍처들을 갖는 최신 전술적 라디오(modern tactical radio)들을 포함하는 모든 라디오 프론트-엔드(front-end)들을 위하여 실현가능한 것은 아니다.

도 1b는 목적지 노드(destination node)(DST)가 각각의 라디오의 위상을 별도로 관리하는 폐쇄-루프(closed-loop) 디지털 위상 제어 접근법의 예를 도시한다. 이 접근법은 MANET 전술적 동작들에 부적당한데, 그 이유는 이 접근법이 위상들의 라디오별 관리의 직접적인 결과인, 각각의 라디오로부터의 고-전력공급된(high-powered) 업링크를 요구하기 때문이다. 이것은 전술적 동작과 절충할 수 있는, 라디오의 검출가능성에서의 증가로 귀착될 수 있다. 폐쇄-루프 접근법의 또 다른 단점은 프로세싱 능력을 가지지 않을 수 있는 목적지 노드에 부과된 복잡도 부담이고, 이에 의해, 적용가능한 이용 케이스들을 제한한다.

도 1c는 로컬 방식으로, 즉, 미리 결정된 로컬 기준 라디오(또는 노드)에 대하여 위상 교정을 먼저 달성하고, 그 다음으로, 목적지로 빔포밍하기 위하여 다운링크(목적지 노드로부터 다른 노드들로) 신호들을 활용할 것을 라디오들에 요구하는 개방-루프(open-loop) 접근법의 예를 도시한다. 전체적인 빔포밍 위상 교정은 목적지 노드에 대한 감소된 의존성으로 완수되어, 전체적인 시스템 강인성(robustness)을 개선시키지만, 시작 빔포밍 이전에 기준 노드의 지정(또는 확립)을 요구한다.

현존하는 접근법들에 대하여, 그리고 본 문서에서는, "개방-루프"는 목적지가 전혀 수반되지 않는다는 것을 의미하지 않고, 즉, "개방-루프"는 "목적지-블라인드(destination-blind)"를 의미하지 않는다. 오히려, 그것은 목적지에 대한 위상-교정이 폐쇄-루프 옵션으로서 지칭되는, 목적지로 송신할 것을 로컬 노드들에 또한 요구하는 양방향- 시그널링(two-way signaling)과 반대로, 목적지로부터 로컬 네트워크로의 오직 일방향 시그널링(one-way signaling)("다운링크" 단독)을 수반한다는 것을 의미한다.

분산된 협력적 빔포밍의 예시적인 실시예들

개시된 기술의 실시예들은 실세계 라디오 제약들, RF 열화들, 및 다중경로 전파를 갖는 관련된 시나리오들에서 분산된 빔포밍을 가능하게 하기 위한 위상 조절의 방법들을 제공한다. 또한, 상이한 무선 네트워킹 기술들에서 전형적으로 이용가능한 라디오들에 걸친 대략적 타이밍 동기화(coarse timing synchronization)를 갖는 데이터 공유 및 협력적 송신을 위한 로컬 메커니즘들이 활용된다.

본 문서는 공간적으로-분산된 라디오 네트워크 노드들 N_i; i = 1, 2, ..., K의 세트로부터 원격 협력하는 라디오 목적지 노드 D를 향한 분산된 협력적 빔포밍을 설명한다. 일부 실시예들에서, 다수의 네트워크 노드들(또는 노드들, 또는 라디오들)을 포함하는 네트워크에서의 분산된 협력적 빔포밍을 위한 방법은 4개의 스테이지들을 포함한다.

스테이지 1. 각각의 네트워크 노드는 목적지 D를 향해 빔포밍되어야 할 메시지인, 출발지 S에 의해 전송된 공통 메시지의 소유권을 얻는다.

스테이지 2. 네트워크 노드들은 노드들의 선택된 쌍들 사이에서 수행된 양방향 신호 교환들(또는 신호 및 메시지 교환들의 조합)의 시퀀스를 통해 자체-코히어(self-cohere)한다. 이것은 네트워크에서의 모든 노드들이 자체-코히어런스 프로세스 내에 포함되었고 위상 보정 값을 유도하고 저장한 것으로 귀착된다.

스테이지 3. 각각의 네트워크 노드는 목적지 노드 D로부터 브로드캐스트 프로브 신호(broadcast probe signal)를 수신한다. 이 프로브에 기초하여, 각각의 네트워크 노드는 복소수-값인, 다중경로-페이딩 기저대역 채널 모델을 추정하고, 채널 모델에서 가장 강한 탭을 식별하고, 가장 강한 복소수-값인 탭의 위상(인수(argument))을 연산한다. 일부 실시예들에서, 모든 네트워크 노드들은 (예컨대, 타임슬롯(timeslot) 내에서, 또는 인접한 타임슬롯들 내에서) 대략 동시에 목적지로부터 프로브를 수신한다.

스테이지 4. 각각의 네트워크 노드는 (공통 메시지의) 정보 스트림을 표현하는 복소수 기저대역 값들의 위상(인수)에 추가된 총 보정 위상(total correction phase)으로 공통 메시지를 (예컨대, 목적지-프로브 수신 시에 미리-정의된 턴-어라운드 시간 내에서) 거의 동시에 송신한다. 총 보정 위상은 (스테이지 2에서 유도된 바와 같은) 노드의 위상 보정 값 및 (스테이지 3에서 추정된 바와 같은) 가장 강한 복소수 값인 탭의 위상(인수)의 합의 음수와 동일하다.

일부 실시예들에서, 그리고 상수-포락선 변조된 신호들에 대하여, 기저대역 위상 보정은 디지털 위상 시퀀스를 반송하는 정보를 생성하는 룩업 테이블(look-up table)로의 인덱스 시프트(index shift)에 의해 간단하게 구현될 수 있고, 이에 의해, 송신된 신호에 대한 상수 포락선 성질을 유지할 수 있다.

일부 실시예들에서, 네트워크 노드는 (실제적인 빔포밍 동작을 포함하는) 스테이지 4가 최후에 수행되기만 하면, 위에서 설명된 것과는 상이한 순서로 4개의 스테이지들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 노드는 먼저, 목적지로부터 프로브를 수신할 수 있고 채널 추정의 가장 강한 탭의 위상을 연산할 수 있고(스테이지 3), 그 다음으로, 공통 메시지를 수신할 수 있고(스테이지 1), 그 다음으로, 그 위상 보정 값을 유도하기 위하여 다른 네트워크 노드들과의 자체-코히어런스 프로세스에 참여할 수 있고(스테이지 2), 최종적으로, 빔포밍 동작을 수행할 수 있다(스테이지 4). 또 다른 예에 대하여, 네트워크 노드는 먼저, 그 위상 보정 값을 유도하기 위하여 다른 네트워크 노드들과의 자체-코히어런스 프로세스에 참여할 수 있고(스테이지 2), 그 다음으로, 목적지로부터 프로브를 수신할 수 있고 채널 추정의 가장 강한 탭의 위상을 연산할 수 있고(스테이지 3), 그 다음으로, 공통 메시지를 수신할 수 있고(스테이지 1), 최종적으로, 빔포밍 동작을 수행할 수 있다(스테이지 4).

일부 실시예들에서, 위에서 설명된 4-스테이지 프로세스는 노드들이 위상-인코히어런트 방식으로 공동-송신하였을 경우에 수신되었을 것보다 더 큰 신호-대-잡음 비율(signal-to-noise ratio)(SNR)을 가지는 복합(공동-송신된, 중첩된) 신호를 목적지 노드에서 생성하고, 이에 의해, 분산된 빔포밍 이득을 생성한다.

일부 실시예들에서, 위에서 설명된 4-스테이지 프로세스는 공통 메시지를 다수의 목적지들로 동시에 분산시키도록 적응될 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 개시된 기술에 따라, 분산된 협력적 빔포밍을 위한 예시적인 실시예의 4개의 스테이지들을 도시한다.

도 2a는 제1 메시지-공유 스테이지의 예를 도시하고, 여기서, K 개의 네트워크 노드들(회색으로 음영처리됨)은 출발지(S)로부터 공통 메시지의 소유권을 얻는다. 일부 실시예들에서, 메시지는 (이 제1 스테이지에서 출발지로서 또한 작동하는) 네트워크 노드들 중의 하나에 의한 브로드캐스트 송신을 통해 분산될 수 있다. 다른 실시예들에서, 그것은 K 개의 노드들의 네트워크 외부의 출발지에 의해 브로드캐스팅될 수 있다(예컨대, 드론(drone) 또는 위성은 이 공통 메시지를 지상 네트워크로 브로드캐스팅하여, 이 네트워크가 메시지를 D로 추가로 중계할 수 있고, 그렇지 않을 경우에 출발지에 의해 도달불가능할 수 있음). 또 다른 실시예들에서, 그것은 라디오 네트워크와는 별개인 백본-유형(backbone-type network)(예컨대, 고속 광학 네트워크)를 통해 공유될 수 있다.

도 2b는 제2 자체-코히어런스 스테이지의 예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 자체-코히어런스 프로세스의 목적은 행렬

; i ≠ j; i, j = 1,2,...,K을 생성하기 위한 것이고, 여기서,

이고, 여기서,

은 라디오 노드 N_i의 자유-작동(free-running) 캐리어-생성 발진기의 위상이다. 정의에 의해, 임의의 i에 대하여

이다. 예에서, 그리고 도 2b에서 도시된 바와 같이, 이것은 노드들 (i, j)의 쌍들 사이의 양방향 프로브-신호 교환들(또는 신호 및 메시지 교환들)의 시퀀스를 통해 달성된다.

일단 행렬

이 완전히 연산되었으면, 선택 프로세스는 바람직한 특성들을 갖는 적당한 열(column)을 식별한다. 열은 소위 기준 노드 N_r에 의해 인덱싱되고, 예컨대, 열

은 각각의 노드에서 연산되고 저장된다. 값들

, i = 1, 2, ..., K는 빔포밍 스테이지(스테이지 4)에서 이용되는 요구된 보정 위상들의 세트를 포함한다.

일부 실시예들에서, 기준 노드를 선험적으로 택하고 오직 기준 열

을 연산함으로써 행렬

이 연산된다.

다른 실시예들에서, 행렬

은 라운드-로빈(round-robin) 연산을 수행하고, 선택된 시작 노드로부터 시작하고, 순차적으로 진행함으로써 연산되고, 이에 의해, 시퀀스에서의 각각의 노드 i는 그것에 접속된 모든 링크들로부터의 최고 SNR에 기초하여 그 쌍을 이룬 노드 j를 선택하고, 모든 노드들이 소진될 때까지, 다음 선택된 쌍 노드가 이전에 아직 커버(cover)되지 않았을 경우 등등에, 동일한 사항이 j에 의해 반복된다. 또 다른 예에서, 다른 링크 메트릭들(예컨대, 가장 높은 신호-대-간섭-플러스-잡음 비율(signal-to-interference-plus-noise ratio)(SINR))은 다음 쌍을 이룬 노드를 선택하기 위하여 이용될 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 행렬

의 일부 엔트리(entry)들은 항등식(identity)들

및

(후자는 "삼각 항등식(triangle identity)"으로서 명명됨)의 이용을 통해 결정될 수 있다. 대안적으로,

에서의 모든 엔트리들은 상기한 항등식들 플러스 추정된 값

의 품질(오차 분산(error variance))의 추정치를 이용하여 연산된다.

위에서 설명된 실시예들에서의 행렬

의 연산을 위하여, 완전히-접속된 네트워크(예컨대, 다수의 홉들에서의 라디오 노드들이 참여할 수 있음) 뿐만 아니라 정적 네트워크(예컨대, 동적 위상 추적이 연산 내에 포함될 수 있음)도 요구되지 않는다. 일부 실시예들에서, 값

은 2 개의 방식들 중의 하나로: 신호들의 순수한 양방향 교환들을 통한 것, 또는 신호 교환들 및 메시지 교환들의 혼합을 통한 것 중의 어느 하나로 연산될 수 있다.

양방향 신호 교환들. 일부 실시예들에서, 노드들 N_i 및 N_j 사이의 순수한 양방향 교환은 노드 N_i가 신호, 예컨대, 톤(tone)과 유사한 프로브, 즉,

을 먼저 방출하는 것을 포함한다.

복소수-포락선 표기에서, 톤

이고, 복소수 포락선은

이다. 송신은 송신된 반송파

에 대한

의 양의 위상 시프트를 유도한다. 대응하게도, 노드 N_j의 수신기는 인입 신호를

과 혼합하고, 이에 따라, 임의의 수신은 로컬 위상(local phase)

을 등가적으로 감산한다. 채널 이득 스케일링(channel gain scaling)을 무시하면, 사이에 놓인 협대역 채널은 페이저(phasor)

와 승산하고, 거기서,

의 무작위적-가변 위상을 추가하고, 수신기 노드 N_j에서의 총 위상은

이다.

이 예시적인 순수한 양방향 교환에서, 노드 N_j은 기저대역에서, 총 위상의 음수

("공액(conjugation)" 또는 "위상 반전(phase reversal)"으로서 지칭됨)를 생성한다. (위상

을 추가하는) 업-컨버전(up-conversion), (위상

을 추가하고, 이에 따라, 항

을 상쇄하는) 상반적인 채널을 통해 전파, 및 (위상

을 감산하는) 노드 N_i에서의 다운-컨버전(down-conversion) 시에, 노드 N_i의 라디오 기저대역에서의 총 위상은

이다.

일부 실시예들에서, 노드 N_j는 메시징 프로토콜을 통해 이 값을 통지받을 수 있다. 다른 실시예들에서, 노드 N_j는

을 연산하기 위하여 노드 N_j과의 그 자신의 양방향 교환을 개시할 수 있다.

원칙적으로

이지만, 실제적으로, 이러한 추정치들은 잡음성일 수 있다. 일부 실시예들에서, 네트워크 프로토콜은 노드들 사이의 메시지 교환들을 허용할 수 있고,

의 더 양호한 추정치는 개별적인 추정치들을 평균화함으로써 둘 모두의 노드들에 의해 만들어질 수 있다.

메시지 및 신호 교환들. 일부 실시예들에서, 신호 및 메시지 교환들의 혼합은 노드 N_i가 이전과 같이, 프로브의 방출을 개시하는 것, 및 노드 N_j가 위에서 설명된 바와 같이,

을 연산하는 것을 포함한다. 이 실시예에서, 노드 N_j는

의 이 연산된 값을 포함하는 정보-반송 메시지를 노드 N_i로 전송한다. 이 메시지와 동시에, 노드 N_j는 프로브 신호를 방출하여, 노드 N_i은 궁극적으로 위상

을 연산할 수 있다. 채널 상반성(channel reciprocity)의 가정 하에서,

이다. 따라서, 노드 N_i는

뿐만 아니라

의 지식을 소유하고,

인 것을 용이하게 추론할 수 있다.

일부 실시예들에서, 그리고 양방향 신호 교환들의 문맥에서 설명된 바와 같이, 노드들은 N_j로부터 지금 시작함으로써 그 프로세스를 반복시킬 수 있거나, 메시징을 통해

의 추정된 값을 공유할 수 있다.

도 2c는 제3 노드별 위상 추정 스테이지의 예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 목적지 노드(D)는 프로브를 브로드캐스팅하고, 네트워크 노드들의 각각은 목적지 노드로부터 프로브를 수신하는 것에 응답하여, 탭-이격된(tap-spaced) 복소수-값인 기저대역 채널 모델을 연산한다. 각각의 노드에서, 추정된 탭들의 크기들은 비교되고, 가장 큰 것이 선택되고, 그 다음으로, 각각의 노드 i = 1, 2, ..., K에 대하여 인수(위상) 추정치

을 연산하기 위하여 이용된다.

도 2d는 제4 목적지 빔포밍 스테이지의 예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 노드 N_i로부터의 송신은

에 의해 주어진 총 보정 위상으로 수행된다.

일부 실시예들에서, 도 2a 내지 도 2d의 문맥에서 설명된 분산된 협력적 빔포밍 프로세스는 목적지 노드 D가 다수의 탭들을 수신하는 것으로 귀착된다. D에 도달하는 탭들은 (i) 스테이지 3의 프로세싱을 받았고 각각의 노드 N_i로부터의 적당한 위상

으로 추후에 송신된 것들, 및 (ii) 스테이지 3에 따라 프로세싱되지 않은 모든 나머지 탭들(다시 말해서, 선택된 가장 강한 것을 제외한 모든 탭들)을 포함한다. 목적지 노드 D에서의 중첩된(공동-송신된) 기저대역 채널 모델에 기여하는 모든 선택되고 프로세싱된 탭들은 원칙적으로 위상-정렬되고, 공통 복소수-기저대역 인수(위상)는

과 동일하고, 따라서, 코히어런트 빔포밍 이득 모듈로(coherent beamforming gain modulo)

을 생성한다. 모든 노드들로부터 나오고 D에서의 중첩된 채널에 기여하는 나머지 비-선택되고 비-프로세싱된 채널 탭들은 비코히어런트 탭(noncoherent tap)들로서 작동하고, 빔포밍 이득을 제공하지 않지만, 이들은 비코히어런트 전력 이득들을 제공한다.

다수의 목적지들을 갖는 예시적인 실시예

개시된 기술의 실시예들은 동일한 공통 메시지를 다수의 목적지들(D₁, D₂, ..., D_L로 나타냄)로 동시에 송신하기 위하여 이용될 수 있다. 이 실시예에서는, 다음이 가정된다:

스테이지 2의 자체-코히어런스 스테이지가 수행되었고, 기준 노드 N_r가 선택되었고, 열

이 연산되고 저장되었고,

D₁, D₂, ..., D_L로부터의 비콘(beacon)들은 스테이지 3에 따라 각각의 노드에 의해 수신되고 프로세싱되었다. 일부 실시예들에서, 비콘들이 상호 간섭 없이 네트워크 노드들에 의해 수신되는 순서는 변동될 수 있다. 예에서, 이들은 시간에서의 시퀀스로서 도달할 수 있다(예컨대, 포함된 목적지 식별을 갖는 무작위적-액세스 방식). 또 다른 예에서, 이들은 다수의 상호-직교적인 비콘들(예컨대, CDMA에서와 같은 직교적인 확산 코드들에 의해 변조됨)을 수반할 수 있다.

각각의 노드 N_i은 그 다음으로, 위의 스테이지 4에 따라 각각의 목적지 D_l; l = 1, 2, ..., L에 대응하는 송신된 총 보정 위상

을 연산한다.

멀티-목적지 빔포밍을 위하여, 각각의 노드 N_i는 복소수 페이저

를 송신한다.

여기서, 상수

는 상수-포락선 송신을 보장하는 정규화 인자이다. 이것은 목적지 노드 D_l에서의 중첩된(공동-송신된) 기저대역 채널 모델에 기여하는 선택되고 프로세싱된 탭들이 원칙적으로, 위상

과 위상-정렬될 것이고, 따라서, 코히어런트 이득에 기여할 것인 반면, 모든 다른 항들은 비코히어런트 방식으로 추가될 것이어서, 비코히어런트 이득에 기여할 것이라는 것을 보장한다.

현재 개시된 기술의 추가적인 예시적 실시예들

일부 실시예들에서, 모든 네트워크 노드들은 완전히 접속된다. 모든 노드들은 기준 노드의 청취 범위(hearing range) 내에 있으므로, 개별적으로 모든 노드들로 스테이지 2를 완료하는 기준 노드의 선택은 그 선택의 시퀀스에서 수행될 수 있다. 기준 노드의 선택은 최상의 평균 링크 SNR(모든 다른 노드들에 대하여 평균화됨)에 속할 수 있다. 더 일반적으로, 링크-품질 메트릭(예컨대, SNR, SINR 등)의 임의의 함수(예컨대, 평균, 중위, 최대 등)는 네트워크 노드의 선택의 결정에서 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 링크-품질 정보는 그것을 공유하고 규칙적으로 업데이팅하는 모든 노드들에게 이용가능하다는 것이 추가로 가정된다.

일부 실시예들에서, 기준 노드는 일부 저-품질 링크들로 인해 네트워크의 모든 노드들이 아니라 일부에 대한 양호한 액세스를 가질 수 있다. 기준 노드는 이러한 장애-링크 노드들을 식별할 수 있고, 적당한 메시지들을 통해, 이웃하는 노드들의 도움을 요청할 수 있다(예컨대, 이들이 더 양호한 링크 조건들인 장애-링크 노드들과의 양방향 교환들을 수행하고, 따라서, 상기한 항등식들을 통해 완전한 기준 열을 완료하는 것을 보조한다는 요청을 전송함).

일부 실시예들에서, 위상 행렬을 작성(fill out)하는 프로세스에서, 그 자신의 양방향 교환들에서 어느 링크들이 각각의 노드에 의해 이용되어야 하는지(예컨대, 오직 LoS 링크들이 이용될 수 있음)를 결정하기 위하여 이용될 수 있는 링크들의 본질(예컨대, 가시선(line-of-sight)(LoS) 또는 비-LoS(non-Los)(NLoS))에 대한 정보가 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 초기(initial) 노드는 무작위적으로 또는 품질 메트릭(예컨대, 노드들 중에서 최상의 링크 SNR)을 통해 선택될 수 있고, "노드 1"로서 지칭된다. 노드 1은 노드 1로부터의 모든 링크들의 최고 링크 SNR을 갖는 노드 1의 청취 범위 내의 노드일 수 있는 제2 노드("노드 2")로

을 완료한다. 쌍 (1, 2)는 짧은 메시지를 통해 공지되어, 네트워크에서의 모든 노드들은 어느 쌍들이 커버되었는지를 안다. 그 다음으로, 노드 2는 이전과 유사한 방식으로 선택된 후속 노드("노드 3")로

을 완료하고, 쌍은 공지되는 등과 같다. 프로세스는 청취 범위 내의 모든 노드들(예컨대, 1-홉 노드들)이 완료되었을 때에 종료된다. 네트워크의 일부 부분에서(예컨대, 적어도 2 개의 홉들의 네트워크에서) 청취 범위 내에 노드들이 있을 경우에, 제2 홉으로부터의 노드는 자체-코히어런스 프로세스에 대한 참여를 요청한다. 그것을 청취하는 노드(들)는 프로세스를 그 노드로 확장하고, 이것은 그 다음으로, 제2-홉 청취 범위에서의 노드들에 대한 프로세스를 완료하고, 프로세스는 모든 홉들이 커버되었을 때까지 반복된다. 따라서, 전체 멀티-홉 네트워크가 후속 스테이지들을 위한 목적지 D의 프로브의 범위 내에 있다면, 분산된 협력적 빔포밍은 멀티-홉(및 완전히 접속되지 않은) 네트워크들에 적용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 개별적인 항들

의 추정치는 상기한 항(예컨대, 추정된 오차 분산)의 품질에 대한 추정 노드의 신뢰성을 의미하는 품질 메트릭에 의해 동반될 수 있다. 다양한 품질 메트릭들은 메시지 교환들에서 분산될 수 있고, 즉 연산에 가중화 항들을 편입시킴으로써 행렬

을 완성할 때, 또는 프로토콜이 둘 모두의 연산을 허용하는 것으로 가정하여, 상반적인 링크들((i → j) 및 (j → i))의 최종 추정치들을 세분화할 시에, (삼각 항등식과 같은) 항등식들의 이용을 통해 추정치들을 세분화하기 위하여 추후에 이용될 수 있다. 모든 관련된 위상-차이 품질들에 대한 최종적인 품질 메트릭들은 에컨대, 하나의 전체 열이 최고 평균 품질 메트릭을 소유할 때, 기준 노드를 선택하기 위하여 이용될 수 있다. 추정치

의 품질이 수용불가능한 것으로(너무 많은 잡음) 예상되는 링크들은 추정치를 폐기할 수 있고, 연산 프로세스에서의 노드들의 또 다른 시퀀스가 선택될 수 있다.

일부 실시예들에서, 개별적인 링크들은 (예컨대, 재밍(jamming)으로 인해) 상당한 간섭을 받을 수 있다. 이러한 훼손된 링크들에 대응하는 행렬의 요소들은 양방향 신호 교환(위상 측정) 프로세스로부터 제거될 수 있다. 그 대신에, 상기한 요소들은 관련된 비훼손된 링크들에서의 다른 측정들 및 전술한 항등식들(예컨대, 삼각 항등식)의 이용을 통해 기입될 수 있다.

일부 실시예들에서, 네트워크 노드들은 송신 및 수신 모드들을 위한 별도의 발진기 위상들을 이용할 수 있다.

일부 실시예들에서, 항들

은 단지 노드들 사이의 양방향 신호 교환들에 의한 것이 아니라, 신호 교환들 뿐만 아니라 메시지 교환들의 혼합에 의해 연산되고, 이에 의해, 메시지들은 신호를 수신하였고 이러한 위상을 연산한 라디오의 추정된 기저대역 위상의 (양자화된) 값을 운반한다.

의 최종적인 추정치는 신호 위상들 뿐만 아니라 메시지-운반된 위상 값들의 적당한 조합에 의해 연산된다.

일부 실시예들에서, 항들

은 이동성 및 위상-잡음 장애들을 참작하는 파라미터-추적 방법들을 통해 추정된다. 이러한 위상-추적 방법들은 또한, 프로세스가 짧은 시간 기간 동안에 중단될 경우에 (예컨대, 예측에 의해) 추정된 값들을 기입하기 위하여 이용될 수 있다. 예에서, 이 추적 방법들은 또한, 양방향 교환들을 위한 주파수를 감소시키기 위하여 이용될 수 있고, 따라서, 본 문서에서 설명된 실시예들을 지원하기 위하여 필요한 네트워크 오버헤드 트래픽을 저하시킨다.

일부 실시예들에서, 다양한 방법들은 개개의 위상을 연산하기 위한 가장 강한 채널 탭을 선택할 시에 채용될 수 있다. 예에서, 가장 강한 채널 탭은 탭들 중에서 직접적인 가장 큰 이득 값이다. 또 다른 예에서, 복소수 채널 탭은 채널-추정 프로세스의 관찰 샘플들(측정들)을 이용하여 추정된 탭들 사이의 보간 방법들을 통해 연산된다.

분산된 협력적 빔포밍을 위한 방법들

도 3은 협력적 무선 통신을 위한 방법(300)의 예의 플로우차트를 도시한다. 방법(300)은 단계(310)에서, 복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 것을 포함한다.

방법(300)은 단계(320)에서, 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 목적지 노드로부터 프로브를 수신하는 것을 포함한다.

방법(300)은 단계(330)에서, 프로브에 기초하여, 제1 노드와 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하는 것을 포함한다.

방법(300)은 단계(340)에서, 가장 강한 탭의 위상, 및 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정을 연산하는 것을 포함하고, 여기서, 위상 차이는 통신에 기초한다.

방법(300)은 단계(350)에서, 위상 보정으로 메시지를 목적지 노드로 송신하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 복수의 노드들 중의 i 번째 노드는 i 번째 위상 보정을 연산하도록 구성되고, 복수의 노드들은 대응하는 위상 보정으로 동시에 메시지를 송신하도록 구성된다. 예에서, 노드들의 각각으로부터의 동시 송신은 (예컨대, 하드웨어 오정합들, 프로세싱 지연들 등으로 인한 타이밍 오차들을 참작하면) 실질적으로 동시이다.

일부 실시예들에서, 위상 차이는 위상 행렬의 엔트리이고, 위상 행렬의 (i, j) 번째 엔트리는 i 번째 노드의 위상과 j 번째 노드의 위상 사이의 위상 차이의 2배를 포함하고, i 번째 노드 및 j 번째 노드는 목적지 노드와는 상이하다. 예에서, 위상 행렬의 적어도 하나의 행 또는 적어도 하나의 열이 결정된 후에, 기준 노드는 복수의 노드들로부터 선택된다. 예에서, 결정되는 위상 행렬의 적어도 하나의 행 또는 적어도 하나의 열은 복수의 노드들 중의 각각의 노드에서의 동일한 행 또는 열이고, 이에 의해, 복수의 노드들 중의 각각의 노드가 동일한 기준 노드를 선택하는 것을 가능하게 한다.

또 다른 예에서, 제1 노드 및 제3 노드에 대응하는 위상 행렬의 엔트리는 (i) 제1 노드 및 제4 노드 및 (ii) 제3 노드 및 제4 노드에 대응하는 위상 행렬의 엔트리들에 기초하여 결정된다.

일부 실시예들에서, 방법(300)은 복수의 노드들로부터의 하나 이상의 쌍들의 노드들 사이의 적어도 하나의 링크 품질 메트릭을 결정하고 적어도 하나의 링크 품질 메트릭의 함수에 기초하여 기준 노드를 선택하는 단계들을 더 포함한다. 예에서, 결정하는 단계는 파일럿 신호(pilot signal) 또는 톤(tone)에 기초한다. 또 다른 예에서, 적어도 하나의 링크 품질 메트릭은 기준 노드와 복수의 노드들 중의 대응하는 노드 사이의 채널의 신호-대-잡음 비율(SNR) 또는 신호-대-간섭-플러스-잡음 비율(SINR)이다. 또 다른 예에서, 함수는 적어도 하나의 링크 품질 메트릭의 평균, 중위, 또는 최대이다.

일부 실시예들에서, 방법(300)은 (a) 복수의 노드들 중의 제3 노드, (b) 백본-유형 네트워크, 또는 (c) 복수의 노드들 중의 각각의 노드와는 상이한 출발지 노드로부터 메시지에 대응하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 통신은 복수의 노드들 중의 각각의 노드로 수행되는 양방향 통신을 포함한다.

일부 실시예들에서, 통신 또는 프로브는 상수 포락선 신호를 포함한다.

도 4a 및 도 4b는 협력적 무선 통신을 위한 방법(400)의 또 다른 예의 플로우차트를 도시한다. 방법(400)은 단계(410)에서, 복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(420)에서, 통신에 기초하여, 복수의 노드들 중의 제1 노드와 매 노드 사이의 복수의 위상 차이들을 연산하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(430)에서, 복수의 노드들 중의 제1 목적지 노드로부터 제1 프로브를 수신하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(440)에서, 제1 프로브에 기초하여, 제1 노드와 제1 목적지 노드 사이의 제1 채널 추정치를 연산하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(450)에서, 복수의 위상 차이들에 기초하여, 복수의 노드들로부터 기준 노드를 선택하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(460)에서, 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, (i) 제1 채널 추정치, 및 (ii) 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 제1 위상 보정을 연산하는 것을 포함한다.

방법(400)은 단계(470)에서, 제1 위상 보정에 기초하여 메시지를 송신하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 복수의 위상 차이들은 위상 행렬의 행 또는 열에 대응하고, 위상 행렬의 (i, j) 번째 엔트리는 i 번째 노드의 위상과 j 번째 노드의 위상 사이의 위상 차이의 2배를 포함한다.

일부 실시예들에서, 방법(400)은 제2 목적지 노드로부터, 제2 프로브를 수신하는 단계, 제2 프로브에 기초하여, 제1 노드와 제2 목적지 노드 사이의 제2 채널 추정치를 연산하는 단계, 및 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, 제2 채널 추정치 및 위상 차이에 기초하여 제2 위상 보정을 연산하는 단계를 더 포함하고, 메시지를 송신하는 것은 제2 위상 보정에 추가로 기초한다. 예에서, 제1 및 제2 채널 추정치를 연산하는 것은 각각 제1 및 제2 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 복수의 위상 차이들을 연산하는 것은 복수의 노드들 중의 적어도 하나의 노드의 위상을 추적하는 것에 추가로 기초한다.

일부 실시예들에서, 방법(400)은 발진기 주파수 오프셋들, 발진기 주파수 드리프트들, 및 위상 잡음 중의 하나 이상에 기초하여 복수의 위상 차이들 중의 적어도 하나를 업데이팅하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 그리고 방법들(300 및 400)의 문맥에서, 복수의 노드들 중의 각각의 노드는 출발지 노드, 중계기 노드, 또는 목적지 노드로서 동작가능하다. 예를 들어, 각각의 노드는, 제1 송신을 소싱(sourcing)할 수 있고, 수신된 제2 송신을 중계할 수 있고, 그것이 그 제3 송신을 위한 목적지이므로, 그것을 계속 중계하지 않으면서 제3 송신을 수신할 수 있는 애드-혹 네트워크에서의 핸드헬드 라디오일 수 있다.

도 5는 현재 개시된 기술의 일부 실시예들에 따른, 라디오의 부분의 블록도 표현이다. 라디오(511)는 이 문서에서 제시된 기법들 중의 하나 이상을 구현하는 마이크로프로세서와 같은 프로세서 전자기기(501)를 포함할 수 있다. 라디오(511)는 안테나(들)(509)와 같은 하나 이상의 통신 인터페이스들 상에서 무선 신호들을 전송하고 및/또는 수신하기 위한 트랜시버 전자기기(503)를 포함할 수 있다. 라디오(511)는 데이터를 송신하고 수신하기 위한 다른 통신 인터페이스들을 포함할 수 있다. 라디오(511)는 데이터 및/또는 명령들과 같은 정보를 저장하도록 구성된 하나 이상의 메모리들(507)을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 프로세서 전자기기(501)는 트랜시버 전자기기(503)의 적어도 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, (방법들(300 및 400)을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는) 개시된 기법들, 모듈들, 또는 기능들의 적어도 일부는 라디오(511)를 이용하여 구현된다.

명세서는 도면들과 함께, 오직 예시적인 것으로 고려되고, 여기서, 예시적은 예를 의미하고, 이와 다르게 기재되지 않으면, 이상적인 또는 바람직한 실시예를 암시하지 않는다는 것이 의도된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, "또는"은 문맥이 이와 다르게 명확하게 표시하지 않으면, "및/또는"을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에서 설명된 실시예들의 일부는 네트워크화된 환경들에서의 컴퓨터들에 의해 실행된 프로그램 코드와 같은 컴퓨터-실행가능 명령들을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체에서 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 하나의 실시예에서 구현될 수 있는 방법들 또는 프로세스들의 일반적인 문맥에서 설명된다. 컴퓨터-판독가능 매체는, 판독 전용 메모리(Read Only Memory)(ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory)(RAM), 컴팩트 디스크(compact disc)(CD)들, 디지털 다기능 디스크들(digital versatile discs)(DVD) 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 분리가능 및 비-분리가능 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 그러므로, 컴퓨터-판독가능 매체들은 비-일시적 저장 매체들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은, 특정한 태스크들을 수행하거나 특정한 추상 데이터 유형(abstract data type)들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 오브젝트들, 컴포넌트들, 데이터 구조들 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터-실행가능 또는 프로세서-실행가능 명령들, 연관된 데이터 구조들, 및 프로그램 모듈들은 본 명세서에서 개시된 방법들의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드의 예들을 표현한다. 이러한 실행가능 명령들 또는 연관된 데이터 구조들의 특정한 시퀀스는 이러한 단계들 또는 프로세스들에서 설명된 기능들을 구현하기 위한 대응하는 액트들의 예들을 표현한다.

개시된 실시예들의 일부는 하드웨어 회로들, 소프트웨어, 또는 그 조합들을 이용하여 디바이스들 또는 모듈들로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 하드웨어 회로 구현예는 예를 들어, 인쇄 회로 기판의 일부로서 통합되는 개별 아날로그 및/또는 디지털 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 개시된 컴포넌트들 또는 모듈들은 애플리케이션 특정 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit)(ASIC)로서 및/또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)(FPGA) 디바이스로서 구현될 수 있다. 일부 구현예들은 추가적으로 또는 대안적으로, 이 출원의 개시된 기능성들과 연관된 디지털 신호 프로세싱의 동작 필요성들을 위하여 최적화된 아키텍처를 갖는 특화된 마이크로프로세서인 디지털 신호 프로세서(digital signal processor)(DSP)를 포함할 수 있다. 유사하게, 각각의 모듈 내의 다양한 컴포넌트들 또는 하위-컴포넌트들은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 모듈들 및/또는 모듈들 내의 컴포넌트들 사이의 접속성은, 적절한 프로토콜들을 이용하는 인터넷, 유선, 또는 무선 네트워크들 상에서의 통신들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는, 본 기술분야에서 공지되어 있는 접속성 방법들 및 매체들 중의 임의의 하나를 이용하여 제공될 수 있다.

이 문서는 많은 세부사항들을 포함하지만, 이들은 청구되는 발명 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들이 아니라, 오히려, 특정한 실시예들에 특정적인 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 별도의 실시예들의 문맥에서 이 문서에서 설명되는 어떤 특징들은 또한, 단일 실시예에서 조합으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예의 문맥에서 설명되는 다양한 특징들은 또한, 다수의 실시예들에서 별도로 또는 임의의 적당한 하위-조합으로 구현될 수 있다. 또한, 특징들은 어떤 조합들로 작동하고 심지어 이와 같이 초기에 청구되는 것으로서 위에서 설명될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우들에는, 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위-조합 또는 하위-조합의 변형에 관한 것일 수 있다. 유사하게, 동작들은 특정한 순서로 도면들에서 도시되어 있지만, 이것은 바람직한 결과들을 달성하기 위하여, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로서 이해되어야 하는 것은 아니다.

오직 약간의 구현예들 및 예들이 설명되고, 다른 구현예들, 개량들, 및 변형들은 이 개시내용에서 설명되고 예시되는 것에 기초하여 행해질 수 있다.

Claims

협력적 무선 통신을 위한 방법으로서,
복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 상기 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 단계;
상기 제1 노드에 의해, 상기 복수의 노드들 중의 목적지 노드로부터 프로브(probe)를 수신하는 단계;
상기 프로브에 기초하여, 상기 제1 노드와 상기 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭(tap)의 위상을 연산하는 단계;
상기 가장 강한 탭의 위상, 및 상기 제1 노드의 제1 위상과 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정(phase correction)을 연산하는 단계 - 상기 위상 차이는 상기 통신에 기초함 -; 및
상기 위상 보정으로 메시지를 상기 목적지 노드로 송신하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 복수의 노드들 중의 i 번째 노드는 i 번째 위상 보정을 연산하도록 구성되고, 상기 복수의 노드들은 대응하는 위상 보정으로 동시에 상기 메시지를 송신하도록 구성되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 위상 차이는 위상 행렬의 엔트리이고, 상기 위상 행렬의 (i, j) 번째 엔트리는 i 번째 노드의 위상과 j 번째 노드의 위상 사이의 위상 차이의 2배를 포함하고, 상기 i 번째 노드 및 상기 j 번째 노드는 상기 목적지 노드와는 상이한, 방법.
제3항에 있어서, 상기 위상 행렬의 적어도 하나의 행 또는 적어도 하나의 열이 결정된 후에, 상기 기준 노드는 상기 복수의 노드들로부터 선택되는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 복수의 노드들로부터의 하나 이상의 쌍들의 노드들 사이의 적어도 하나의 링크 품질 메트릭을 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 링크 품질 메트릭의 함수에 기초하여 상기 기준 노드를 선택하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 파일럿 신호(pilot signal) 또는 톤(tone)에 기초하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링크 품질 메트릭은 상기 기준 노드와 상기 복수의 노드들 중의 대응하는 노드 사이의 채널의 신호-대-잡음 비율(signal-to-noise ratio)(SNR) 또는 신호-대-간섭-플러스-잡음 비율(signal-to-interference-plus-noise ratio)(SINR)인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 함수는 상기 적어도 하나의 링크 품질 메트릭의 평균, 중위(median), 또는 최대인, 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 노드 및 제3 노드에 대응하는 상기 위상 행렬의 엔트리는 (i) 상기 제1 노드 및 제4 노드와, (ii) 상기 제3 노드 및 상기 제4 노드에 대응하는 상기 위상 행렬의 엔트리들에 기초하여 결정되는, 방법.
제1항에 있어서,
(a) 상기 복수의 노드들 중의 제3 노드, (b) 백본-유형 네트워크, 또는 (c) 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드와는 상이한 출발지 노드로부터 상기 메시지에 대응하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 통신은 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드로 수행되는 양방향 통신을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 통신 또는 상기 프로브는 상수 포락선 신호(constant envelope signal)를 포함하는, 방법.
복수의 노드들을 포함하는 네트워크에서의 협력적 무선 통신을 위한 방법으로서,
복수의 노드들 중의 제1 노드에 의해, 상기 복수의 노드들 중의 적어도 제2 노드와의 통신을 수행하는 단계;
상기 통신에 기초하여, 상기 복수의 노드들 중의 상기 제1 노드와 매 노드 사이의 복수의 위상 차이들을 연산하는 단계;
상기 복수의 노드들 중의 제1 목적지 노드로부터 제1 프로브를 수신하는 단계;
상기 제1 프로브에 기초하여, 상기 제1 노드와 상기 제1 목적지 노드 사이의 제1 채널 추정치를 연산하는 단계;
상기 복수의 위상 차이들에 기초하여, 상기 복수의 노드들로부터 기준 노드를 선택하는 단계;
상기 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, (i) 상기 제1 채널 추정치, 및 (ii) 상기 제1 노드의 제1 위상과 상기 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 제1 위상 보정을 연산하는 단계; 및
상기 제1 위상 보정에 기초하여 메시지를 송신하는 단계
를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 복수의 위상 차이들은 위상 행렬의 행 또는 열에 대응하고, 상기 위상 행렬의 (i, j) 번째 엔트리는 i 번째 노드의 위상과 j 번째 노드의 위상 사이의 위상 차이의 2배를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서,
제2 목적지 노드로부터 제2 프로브를 수신하는 단계;
상기 제2 프로브에 기초하여, 상기 제1 노드와 상기 제2 목적지 노드 사이의 제2 채널 추정치를 연산하는 단계; 및
상기 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, 상기 제2 채널 추정치 및 상기 위상 차이에 기초하여 제2 위상 보정을 연산하는 단계
를 더 포함하고,
상기 메시지를 송신하는 단계는 상기 제2 위상 보정에 추가로 기초하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널 추정치를 연산하는 단계는 각각 상기 제1 및 제2 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 복수의 위상 차이들을 연산하는 단계는 상기 복수의 노드들 중의 적어도 하나의 노드의 위상을 추적하는 것에 추가로 기초하는, 방법.
제13항에 있어서,
발진기 주파수 오프셋들, 발진기 주파수 드리프트들, 및 위상 잡음 중의 하나 이상에 기초하여 상기 복수의 위상 차이들 중의 적어도 하나를 업데이팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
협력적 무선 통신을 위한 시스템으로서,
복수의 노드들
을 포함하고, 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드는:
출발지 노드로부터 메시지를 수신하고;
상기 복수의 노드들 중의 적어도 하나의 다른 노드와의 양방향 통신을 수행하고;
상기 양방향 통신에 기초하여, 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드와 상기 복수의 노드들 중의 하나 걸러 하나의 노드(every other node) 사이의 복수의 위상 차이들을 연산하고;
상기 출발지 노드 및 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드와는 상이한 목적지 노드로부터 프로브를 수신하고;
상기 프로브에 기초하여, 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드와 상기 목적지 노드 사이의 채널 추정치의 가장 강한 탭의 위상을 연산하고;
상기 복수의 위상 차이들에 기초하여, 상기 복수의 노드들로부터 기준 노드를 선택하고;
상기 기준 노드를 선택하는 것에 후속하여, 상기 가장 강한 탭의 위상, 및 상기 복수의 노드들 중의 각각의 노드의 제1 위상과 상기 기준 노드의 제2 위상 사이의 위상 차이에 기초하여 위상 보정을 연산하고;
상기 위상 보정으로 상기 메시지를 상기 목적지 노드로 그리고 상기 복수의 노드들 중의 하나 걸러 하나의 노드와 동시에 송신하도록
구성되는, 시스템.
제19항에 있어서, 상기 출발지 노드는 (a) 상기 복수의 노드들 중의 하나의 노드, (b) 백본-유형 네트워크 노드, 또는 (c) 상기 복수의 노드들과는 상이한 노드인, 시스템.
제19항에 있어서, 상기 양방향 통신 또는 상기 프로브는 상수 포락선 신호를 포함하는, 시스템.